近年来,随着无线通信技术的飞速发展和无线通信业务的迅速增长,原本有限的无线电频谱资源变得十分紧缺。认知无线电技术的出现有效地缓解了这一局面,成为无线通信领域中的一项关键技术。认知无线电网络中的认知用户通过“伺机”接入空闲频谱与主用户共享频谱,从而极大提高了频谱资源的利用率。频谱共享技术的研究一直是无线通信领域的热点之一。通常,由于认知无线电网络的配置范围广阔而复杂,且网络中的各个设备也各有差异,因此出现了适应不同场景的频谱共享模型和方案。本文主要针对跳频通信环境,即认知无线电网络中的主用户采用跳频通信方式进行工作,对基于认知无线电的频谱共享技术作了较为深入的研究。主要从两个方面来研究频谱共享技术:一是对频谱共享技术应用的环境进行研究,包括跳频信号的参数估计以及频谱占用情况估计;二是从可靠性理论出发,分析马尔可夫型可修系统与频谱共享问题的相似性,研究了基于可靠性理论的频谱共享模型及实现方案。作为研究跳频通信环境下的频谱共享问题的基础和依据,本文在传统跳频信号的参数估计方法基础上,从跳频信号的检测、去噪、去除定频干扰以及参数快速准确估计等方面出发,研究了一种适应复杂干扰环境的实际跳频信号参数估计方法。该方法考虑到实际跳频信号受噪声及干扰的影响,通过短时傅里叶变换对跳频信号进行分析处理,提高了参数估计的准确度并极大缩短了参数估计的处理时间。在对跳频信号频谱占用情况的估计中发现,主用户的到达过程可以近似模拟为泊松过程,这为频谱共享方案的研究提供了依据。本文在对比了马尔可夫型可修系统与频谱共享问题的相似性后,建立了跳频通信环境下的频谱共享模型,并研究了一种适用于跳频通信系统的频谱共享算法。该算法基于认知无线电网络内频谱环境的分析,从避免对主用户造成干扰出发,通过从可靠性理论引申的频谱瞬时可用度和主用户平均到达次数等关键参数指标将网络内的“频谱空洞”与从用户的频谱接入请求进行最佳匹配,完成频谱分配和频谱接入,从而减少系统的瞬时频谱切换概率并提高系统的频谱利用率。在仿真验证中,将该算法同随机频谱分配算法进行比较发现,本文研究的频谱共享算法可以有效降低系统频谱切换概率,且获得较高的频谱利用率。